Efecto de los parámetros nutricionales y físicos sobre el crecimiento celular y la producción de pigmentos de Serratia marcescens aislada de un nódulo de leguminosa de la Amazonia

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i13.21407

Palabras clave:

Bacterias del suelo; Biopigments; Microbial metabolism.

Resumen

La bacteria Serratia marcescens es una de las especies productoras de prodigiosina, un pigmento rojo con características de interés en las áreas farmacéutica, alimentaria y textil. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de diferentes parámetros nutricionales e identificar aquellos que influyen positivamente en el crecimiento celular y la producción de pigmentos en una especie de Serratia marcescens aislada de un nódulo de leguminosa. Inicialmente, las pruebas se realizaron en fermentación sumergida utilizando caldo Luria Bertani (LB), siendo modificado para la evaluación de diferentes fuentes de carbono, nitrógeno, temperaturas y pH. Se tomaron lecturas de muestra entre 24 y 72 horas, midiendo el crecimiento celular por densidad óptica (DO) a 600 nm en una microplaca de 96 pocillos y la producción de pigmento se realizó extrayendo el metabolito con la ayuda de metanol y posterior lectura en un espectrofotómetro a 470 nm. Como resultado, la mayor producción de biomasa se obtuvo utilizando sacarosa y glucosa como fuentes de carbono, NH4Cl como fuente de nitrógeno, a una temperatura de 25 ° C y un pH que oscila entre 6,0 y 7,0. La mayor producción de pigmento se produjo cuando se utilizó almidón soluble como fuente de carbono y NH4Cl como fuente de nitrógeno, a una temperatura de 25 ° C y pH 8,0. Concluimos que a partir de los resultados obtenidos al evaluar los diferentes parámetros nutricionales, se observó que fuentes de carbono como la sacarosa y la glucosa estimulan el crecimiento celular de Serratia marcescens pero inhiben significativamente la producción de pigmentos, así como la variación en los niveles de pH.

Biografía del autor/a

José Carlos Ipuchima da Silva, Universidade do Estado do Amazonas

Bachiller en Biomedicina por el Centro Universitário do Norte (2018), Licenciada en Ciencias Biológicas por el Centro Universitário Leonardo da Vinci (2020), Especialista en Análisis Clínicos y Microbiología por la Faculdade do Vale Elvira Dayrel (2020) y Máster en Biotecnología por el Programa de Posgrado en Biotecnología y Recursos Naturales de la Amazonía por la Universidad del Estado de Amazonas (PPGMBT-UEA).

Ana Carolina Monroy Humphrey, Universidade do Estado do Amazonas

Graduado en Bioquímica y Microbiología - Universidad del Valle de Guatemala (2012) y Magíster en Biotecnología y Recursos Naturales de la Amazonía por la Universidad del Estado de Amazonas (2016). Tiene experiencia en el campo de la Ciencia y Tecnología de los Alimentos, con énfasis en análisis microbiológicos y fisicoquímicos de alimentos y buenas prácticas de fabricación.

Suziane Pinto Rodrigues, Universidade do Estado do Amazonas

Bachiller en Biomedicina por la Facultad de Ciencias de la Salud de las Universidades Internacionales Laureate Uninorte (2018). Tiene Iniciación Científica PAIC en la Fundación Alfredo da Matta, trabajando en investigaciones que involucran temas como Genética, Polimorfismos y Biología Molecular de Microorganismos (2018). Actualmente, con maestría en curso en el Programa Multinstitucional en Biotecnología de la Universidad Federal de Amazonas.

Janaina Maria Rodrigues dos Santos, Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia

Bachiller en Ingeniería Química por CEULM / ULBRA (2011), Máster en Ingeniería Química - Procesos y Producto por la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Porto (FEUP, 2013) y Doctora en Agrobiología Ambiental por la Universidad Pública de Navarra (UPNA, 2018 ). Tiene experiencia en Investigación y Desarrollo, calidad y medio ambiente, habiendo trabajado ya con biocombustibles, aceites esenciales y fertilizantes.

Luiz Antonio de Oliveira, Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia

Bachiller en Ciencias Agrícolas por la UNESP Júlio de Mesquita Filho (1976), Magíster en Ciencias del Suelo por la Universidad Federal de Rio Grande do Sul (1982) y Doctorado en Ciencias del Suelo (microbiología) por la Universidad de Minnesota (1988). Investigador principal del Instituto Nacional de Investigaciones de la Amazonía desde enero de 1977.

Citas

Becton & Dickison. (2010). Padrão de turvação preparado BBL: McFarland Turbidity Standard No. 0.5. USA.

Bhat, S. V., Khan, S. S., & Amin, T. (2013). Isolation and characterization of pigment producing bacteria from various foods for their possible use as biocolours. International Journal of recent scientific research, 4(10), 1605-1609. Obtido de http://www.recentscientific.com/sites/default/files/ Download_648.pdf

Borneman, J., & Triplett, E. W. (1997). Molecular microbial diversity in soils from eastern Amazonia: evidence for unusual microorganisms and microbial population shifts associated with deforestation. Applied and environmental microbiology, 63(7), 2647–2653. https://doi.org/10.1128/aem.63.7.2647-2653.1997

Carbonell, G. V., Della Colleta, H. H., Yano, T., Darini, A. L., Levy, C. E., & Fonseca, B. A. (2000). Clinical relevance and virulence factors of pigmented Serratia marcescens. FEMS immunology and medical microbiology, 28(2), 143–149. https://doi.org/10.1111/j.1574-695X.2000.tb01469.x

Chi-Zong, Z., Chiung-Wen, Y., Wei-Feng, C., Chia-Chi, L., Shu-Chen, K., Chwen-Jen, S. & Yung-Chuan, L. (2014). Identification and enhanced production of prodigiosin isoform pigment from Serratia marcescens N10612. Journal of the Taiwan Institute of chemical engineers, 45(4), 1133-1139. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2013.12.016

Clinical and Laboratory Standards Institute – CLSI. (2015). Methods for dilution antimicrobial susceptibility tests for bacteria that grow aerobically: M07-A10. Wayne, Pennsylvania.

Constante, P. B. L., Silva, A. G., Borges, A. S., Melo, F. O., Fanchiotti, F. E.., Silva, F. L. A. T. & Stringheta, P.C. (2021) Microencapsulação do urucum e avaliação da estabilidade. Research, Society and Development, 10(9), e51910918179. 10.33448 / rsd-v10i9.18179.

Elkenawy, N. M., Yassin, A. S., Elhifnawy, H. N. & Amin, M. A. (2017). Optimization of prodigiosin production by Serratia marcescens using crude glycerol and enhancing production using gamma radiation. Biotechnology Reports, 14(3), 47–53. https://doi.org/10.1016/j.btre.2017.04.001

Filho, R. F. C. & Teixeira, M. F. S. (2013). Avaliação do potencial biotecnológico de pigmentos produzidos por bactérias do gênero Serratia isoladas de substratos amazônicos. Duque de Caxias, Brasil: Espaço Científico Livre.

Giri, A. V., Anandkumar, N., Muthukumaran, G., & Pennathur, G. (2004). A novel medium for the enhanced cell growth and production of prodigiosin from Serratia marcescens isolated from soil. BMC microbiology, 4(11). https://doi.org/10.1186/1471-2180-4-11

Guimarães, O. L. (2011). Metabolismo do amido em ruminantes (Seminário aplicado- Escola de Veterinária, Universidade Federal de Goiás, Goiânia). https://files.cercomp.ufg.br/weby/up/67/o/semi2011_Leonardo_Guimaraes_1c.pdf

Gulani, C., Bhattacharya, S., & Das, A. (2012). Avaliação de parâmetros de processo que influenciam a produção aumentada de prodigiosina de Serratia marcescens e avaliação de seus potenciais antimicrobianos, antioxidantes e de tingimento. Malaysian Journal of Microbiology, 8(2), 116-122. https://doi.org/10.21161 / mjm.03612.

Hejazi, A., & Falkiner, F. R. (1997). Serratia marcescens. Journal of medical microbiology, 46(11), 903–912. https://doi.org/10.1099/00222615-46-11-903

Kim, C. H., Kim, S. W., & Hong, S. I. (1999). An integrated fermentation-separation process for the production of red pigment by Serratia sp. KH-95. Process Biochemistry, 35(5), 485-490. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(99)00091-6

Kurbanoglu, E. B., Ozdal, M., Ozdal, O. G., & Algur, O. F. (2015). Enhanced production of prodigiosin by Serratia marcescens MO-1 using ram horn peptone. Brazilian journal of microbiology, 46(2), 631–637. https://doi.org/10.1590/S1517-838246246220131143

Lins, J. C. L. (2010). Produção e caracterização de prodigiosina isolada de Serratia marcescens UCP 1549 (Dissertação programa de Pós-graduação em ciências biológicas, Universidade Federal de Pernambuco). https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/1725/1/arquivo2808_1.pdf

Lu, Y.G., Wang, L., Xue, Y., Zhang, C., Xing, X., Lou, K., Zhang, Z., Li, Y., Zhang, G., Bi, J., & Su, Z. (2009). Production of violet pigment by a newly isolated psychrotrophic bacterium from a glacier in Xinjiang, China. Biochemical Engineering Journal, 43(2), 135-141. https://doi.org/ 10.1016/j.bej.2008.09.009

Nigam, P. S. N. & Pandey, A. (2009). Microbial Pigments: Biotechnology for Agro-industrial residues utilization. Springer.

Palacio-Castañeda, V., Pérez-Hoyos, A., Carrascal-Correa, D. & Osorioecheverri, V. M. (2019). Antibacterial pigment production by Serratia marcescens using different casein types obtained from milk. Revista Colombiana de Biotecnología, 21(1), 82–90. https://doi.org/10.15446/rev.colomb. biote.v21n1.62435%20.

Ryazantseva, I. N., Saakov, V. S., Andreyeva, I. N., Ogorodnikova, T. I., & Zuev, Y. F. (2012). Response of pigmented Serratia marcescens to the illumination. Journal of photochemistry and photobiology. B, Biology, 106, 18–23. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2011.08.006

Silva, T. T., Silva, J. R., Queiroz, A. E. S. F. & Ribeiro, D. S. (2021). Estudo comparativo entre espécies de Monascus para a produção de pigmentos naturais utilizando resíduos agroindustriais como substrato. Research, Society and Development, 10(11), e315101119558. 10.33448 / rsd-v10i11.19558.

Singh, V., Mohammad, G., Tek, A. & Bhalla, C. (2017). Optimization of physicochemical parameters influencing the production of prodigiosin from Serratia nematodiphila RL2 and exploring its antibacterial activity. 3 Biotech, 7(5), 338-346. 10.1007 / s13205-017-0979-z

Solé, M., Rius, N., Francia, A., & Lorén, J. G. (1994). The effect of pH on prodigiosin production by non-proliferating cells of Serratia marcescens. Letters in applied microbiology, 19(5), 341–344. https://doi.org/10.1111/j.1472-765x.1994.tb00470.x

Sundaramoorthy, N., Yogesh, P. & Dhandapani R. (2009). Production of prodigiosin from Serratia marcescens isolated from soil. Indian journal of science and technology, 2(10), 32-34. 10.17485 / ijst / 2009 / v2i10.5

Vendruscolo, F., Schmidell, W., de Oliveira, D., & Ninow, J. L. (2017). Kinetic of orange pigment production from Monascus ruber on submerged

fermentation. Bioprocess and Biosystems Engineering, 40(1), 115-121. 10.1007/s00449-016-1679-5

Venil, C. K., Zakaria, Z. A. & Ahmad, W. A. (2013). Bacterial pigments and their applications. Process biochemistry 48(7), 1065-1079. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2013.06.006

Venil, C. K., Zakaria, Z. A., Usha, R. & Ahmad, W. A. (2014). Isolation and characterization of flexirubin type pigment from Chryseobacterium sp. UTM-3T. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 3(4), 103-107. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2014.02.006

Wei, Y. H., & Chen, W. C. (2005). Enhanced production of prodigiosin-like pigment from Serratia marcescens SMdeltaR by medium improvement and oil-supplementation strategies. Journal of bioscience and bioengineering, 99(6), 616–622. https://doi.org/10.1263/jbb.99.616

Zarei, O., Dastmalchi, S., & Hamzeh-Mivehroud, M. (2016). A Simple and Rapid Protocol for Producing Yeast Extract from Saccharomyces cerevisiae Suitable for Preparing Bacterial Culture Media. Iranian journal of pharmaceutical research: IJPR, 15(4), 907–913. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28243289/

Zhang, J., Reddy, J., Buckland, B., & Greasham, R. (2003). Toward consistent and productive complex media for industrial fermentations: studies on yeast extract for a recombinant yeast fermentation process. Biotechnology and bioengineering, 82(6), 640–652. https://doi.org/10.1002/bit.10608

Publicado

17/10/2021

Cómo citar

SILVA, J. C. I. da; HUMPHREY, A. C. M. .; RODRIGUES, S. P.; SANTOS, J. M. R. dos .; OLIVEIRA, L. A. de. Efecto de los parámetros nutricionales y físicos sobre el crecimiento celular y la producción de pigmentos de Serratia marcescens aislada de un nódulo de leguminosa de la Amazonia. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 13, p. e394101321407, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i13.21407. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/21407. Acesso em: 17 jul. 2024.

Número

Sección

Ciencias Agrarias y Biológicas